Propagation of landslide induced impulse wave in channel type reservoirs

he propagation characteristics and parameter sensitivity of the landslide induced impulse wave in practical channel type reservoirs are investigated in this study. The two-dimensional Saint-Venant equation and dry-wet boundary treatment method are used to simulate the wave generation and propagation processes in real reservoirs. In order to better reproduce the initial wave, a matching technique of initial wave between nearfield and far field simulation is implemented, while the nearfield wave generation processes are simulated based on full Naiver-Stokes equation. A real landslide induced impulse wave event is simulated with this technique and the propagation characteristics and parameter sensitivity are investigated. The simulation results and comparison between different cases indicate that the longitudinal shape of the channel-type reservoir is a crucial factor for propagation. Classical engineering methods which ignore this factor might produce improper estimation of the max wave height.</p

Thirty Years of Regulatory Detailed Planning: Gains and Losses, and Prospects

吕传廷(中国城市规划学会理事,中国城市规划学会控规学术委员会主任委员,广州市城市规划编制研究中心主任,教授级高级工程师,本论坛主持人):非常高兴诸位嘉宾、代表参加由广州城市规划编制研究中心、深圳规划国土发展研究中心、重庆规划研究中心三家单位联合举办的"控制

颗粒流介尺度分析与连续化模拟

颗粒材料是由大量离散颗粒构成的无序体系，在工业生产与自然界中广泛存在，在外界作用下，可以类似固体保持稳定，也可类似流体发生流动。本书从离散角度尝试分析颗粒材料复杂力学行为的物理本征，探究其流态转变的结构起源；从工程角度，将颗粒材料连续化处理，研究适合颗粒材料大变形问题的数值方法与其程序构建。颗粒材料是由大量离散颗粒构成的无序体系，在工业生产与自然界中广泛存在，在外界作用下，可以类似固体保持稳定，也可类似流体发生流动。本书从离散角度尝试分析颗粒材料复杂力学行为的物理本征，探究其流态转变的结构起源；从工程角度，将颗粒材料连续化处理，研究适合颗粒材料大变形问题的数值方法与其程序构建。颗粒材料是由大量离散颗粒构成的无序体系，在工业生产与自然界中广泛存在，在外界作用下，可以类似固体保持稳定，也可类似流体发生流动。本书从离散角度尝试分析颗粒材料复杂力学行为的物理本征，探究其流态转变的结构起源；从工程角度，将颗粒材料连续化处理，研究适合颗粒材料大变形问题的数值方法与其程序构建。颗粒材料是由大量离散颗粒构成的无序体系，在工业生产与自然界中广泛存在，在外界作用下，可以类似固体保持稳定，也可类似流体发生流动。本书从离散角度尝试分析颗粒材料复杂力学行为的物理本征，探究其流态转变的结构起源；从工程角度，将颗粒材料连续化处理，研究适合颗粒材料大变形问题的数值方法与其程序构建。颗粒材料是由大量离散颗粒构成的无序体系，在工业生产与自然界中广泛存在，在外界作用下，可以类似固体保持稳定，也可类似流体发生流动。本书从离散角度尝试分析颗粒材料复杂力学行为的物理本征，探究其流态转变的结构起源；从工程角度，将颗粒材料连续化处理，研究适合颗粒材料大变形问题的数值方法与其程序构建。颗粒材料是由大量离散颗粒构成的无序体系，在工业生产与自然界中广泛存在，在外界作用下，可以类似固体保持稳定，也可类似流体发生流动。本书从离散角度尝试分析颗粒材料复杂力学行为的物理本征，探究其流态转变的结构起源；从工程角度，将颗粒材料连续化处理，研究适合颗粒材料大变形问题的数值方法与其程序构建。</p

水-土相互作用的耦合数值模拟研究

洪水导致的堤坝溃决过程,以及滑坡体失稳入水形成涌浪的过程,都是典型的水土耦合致灾合问题。由于这类灾变过程中,土体的变形破坏及其与水体的相互作用过程十分复杂,对其的数值模拟受限于土体本构的复杂和水土耦合作用的实现而变得非常困难。本文采用基于Lagrange描述的光滑粒子动力学(SPH)方法,引入土体的弹塑性本构方程,并通过构建水-土耦合的界面作用模型,由此建立了基于SPH方法的水土耦合作用的数值模型。将该模型应用于滑坡涌浪和洪水溃坝问题,实现了对滑坡入水诱导涌浪,以及洪水作用下坝体溃决发展过程的合理模拟,得到了实验观测资料的良好验证

DP-MPM: Domain partitioning material point method for evolving multi-body thermal-mechanical contacts during dynamic fracture and fragmentation

We propose a material point method (MPM) to model the evolving multi-body contacts due to crack growth and fragmentation of thermo-elastic bodies. By representing particle interface with an implicit function, we adopt the gradient partition techniques introduced by Homel and Herbold (2017) to identify the separation between a pair of distinct material surfaces. This treatment allows us to replicate the frictional heating of the evolving interfaces and predict the energy dissipation more precisely in the fragmentation process. By storing the temperature at material points, the resultant MPM model captures the thermal advection-diffusion in a Lagrangian frame during the fragmentation, which in return affects the structural heating and dissipation across the frictional interfaces. The resultant model is capable of replicating the crack growth and fragmentation without requiring dynamic adaptation of data structures or insertion of interface elements. A staggered algorithm is adopted to integrate the displacement and temperature sequentially. Numerical experiments are employed to validate the diffusion between the thermal contact, the multi-body contact interactions and demonstrate how these thermo-mechanical processes affect the path-dependent behaviors of the multi-body systems. (C) 2021 Elsevier B.V. All rights reserved

滑坡涌浪产生和传播的组合数值模拟

滑坡涌浪是一种水库、湖泊、近海多见的自然灾害性事件,所造成的灾害常常超过滑坡过程本身。滑坡涌浪始于边坡失稳滑动,兴于滑坡体与水体相互作用,以浅水长波的形式传播,最终以在特定区域产生爬升破坏而结束,是一个多机制的复杂过程。限于技术条件,现有的涌浪评估方法通常用简化的土力学模型处理滑坡体滑动部分,应用滑动条件和涌浪首浪特征参数之间的经验关系估计首浪特征,最后应用基于浅水方程的传播模型分析涌浪的传播和爬升。由于这一过程中未能表达涌浪产生的水土耦合本质,同时引入了大量经验参数,使得现有涌浪估计准确性较低。本研究从涌浪产生、传播和爬升的动力学机制出发,以无网格的SPH方法为基础,建立了水土强耦合的滑坡失稳、入水和产生涌浪的动力学模型,直接表达了这一复杂过程而无需引入经验参数。在此基础上,考虑到涌浪远距离传播过程中的长波特性,以上述模拟结果为初始条件,基于浅水方程实现了涌浪在复杂边界中传播以及爬升过程的模拟,在其中通过应用自适应网格加密技术实现了准确性和计算量之间的平衡。本研究以实际发生了的小湾荒田滑坡涌浪事件为例,应用了这一新的组合分析方法进行涌浪产生和传播过程的数值复现,模拟结果表明该方法能够给出涌浪产生和传播的全过程,准确地复现包括首浪高、对岸爬升、坝前爬升在内的实际观测结果,可调参数很少,较现有方法有较明显的优势

On enrichment strategies and methods to extract stress intensity factors using extended finite element method for bimaterials

The eXtended Finite Element Method (X FEM) is a versatile tool to model cracks and interfaces where sharp gradients and even discontinuity of deformation across the interface may occur. The enrichment functions are introduced to depict possible discontinuity and singularity known from analytical solutions. For bimaterials, the gradients of the displacements are discontinuous across the interface, which can be modeled by ramp functions. In this work, we check the role of the enrichment strategies with and without ramp functions for the accuracy of enriching schemes, and also compare three different methods, i.e. the Interaction Integral Method (IIM), Contour Integration Method (CIM), and Displacement Correlation Method (DCM), to extract the Stress Intensity Factors (SIFs). Both planar and non planar examples are employed to examine the enriching strategies and the three SIF extraction methods. We find that the enriched ramp functions can improve the accuracy in terms of strain energy, but do not significantly affect the SIFs. The IIM is the best choice to extract SIFs and the DCM can provide enough accuracy with a careful choice of extraction parameters. This work can help a reader when choose the enriching strategies and the extraction methods of the SIFs for interface cracks between dissimilar materials

中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室;

水库边岸坡失稳时,滑坡体快速进入水库而产生涌浪;涌浪在推进和爬高过程中将对水库和大坝产生巨大危害。涌浪首浪高度是判断涌浪危害性的关键参数。目前工程中对首浪高度的估算通常基于以滑坡体入水速度、滑坡体几何参数为主要变量的的经验公式,而对水体与滑坡体之间的相互作用以及滑坡体入水后的变形都缺乏充分考虑。针对滑坡体可变形程度及其形状对涌浪首浪高度影响的问题,本文开展了多块刚体滑坡入水产生涌浪的全过程模拟研究。考虑到滑坡涌浪过程中的大变形和强耦合特性,本文采用无网格的光滑粒子流体动力学(SPH)方法,将滑坡体表征为多个块状刚体,并使用N-S方程描述水体运动,进而建立了滑坡涌浪首浪产生过程的强耦合模型,并使..

虚单元计算方法的最新理论与应用进展

虚单元方法是近几年在计算领域迅速发展的一种先进数值方法,相比于有限元方法,该方法放松了对单元凸凹性的限制,可适用于任意形状的多边形单元,因而在处理悬挂节点、接触、多晶体变形等特定问题方面具有优势,是当前计算力学领域的国际前沿与热点方向.本文全面综述了虚单元方法的理论发展,通过介绍该方法在泊松方程、线弹性、非线性等问题中的应用,向读者展示了虚单元法的理论核心以及它和有限元方法的异同.尽管虚单元法的发展目前还处在起步阶段,但该方法在诸多的非线性问题、接触问题、裂纹扩展以及多场耦合等方面展现出了巨大潜力.通过对虚单元方法最新理论与应用进展的综述,为面临单元凸凹性等问题苦恼的计算领域科研工作者提供一种新的解决方案;同时为对工程科学计算感兴趣的青年科研人员提供关于虚单元方法的快速而系统的全面认知,以期青年学者能融会贯通,发展出适应我国计算力学需求的新型算法与高性能软件